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2.隔离级别实现

上一节介绍了ANSI定义的3种异象，及根据禁止异象的个数而定义的事务隔离级别。因为不存在严格、严谨的“官方”定义，各主流

2.1 Lock-based 隔离级别实现

在展示Lock-based隔离级别实现前，先介绍几个与锁相关的概念：Item Lock：对访问行加锁，可以防止dirty/fuzzy read。

Predicate Lock(gap lock)：对search的范围加锁，全表扫描直接对整张表加锁，可防止phantom read。

Short duration：语句结束后释放锁。

Long duration：事务提交或回滚后释放锁。

上述锁操作组合，便可实现不同级别的事务隔离标准，如下表所示。

其中S lock代表共享锁，X lock代表排它锁。

首先所有写操作加X locks时，都会选择Long duration，否则short duration锁被释放后，在事务提交前该条更改可能被其它事务写操作覆盖，造成脏写(dirty write)。

其次对于读操作：

Short duration Item S lock 禁止了 P1发生，读操作如果遇到正在修改的行(写事务加了X Lock)，阻塞在S Lock，直到写事务提交。

Long duration Item S lock 禁止了P2发生，写操作遇到读事务(S Lock)，阻塞在X Lock上直到读事务提交或回滚。

Long duration Predicate/Table S Lock 禁止了P3发生，(范围)写操作遇到范围读操作(加Predicate S Lock)，会被阻塞，直到读事务提交或回滚。

基于锁实现的三种隔离级别分别能禁止的异象如下表所示：

然而当今数据库基于性能等多方面考虑，很少有完全基于锁实现隔离级别的，MVCC+Lock的方式，可以满足读请求不加锁，是主流的实现方式。

2.2 Oracle隔离级别的实现

Oracle仅支持两种隔离级别：Read Committed与Serializable。尽管官方这样描述，Oracle的Serializable实际是基于MVCC+Lock based的SI(Snapshot Isolation)隔离级别。

为实现快照读，内部维护了全局变量SCN(System Commit/Change Number)，在事务提交时递增。读请求获取Snapshot便是获取当前最新的SCN。Oracle实现MVCC的方式是将block分为两类：(1)Current blocks为当前最新的页面，与持久化态数据保持一致。(2)Consistent Read blocks，根据snapshot SCN生成相应的一致性版本页面。

以下两个具体的例子展示了：不同隔离级别下，读写语句在数据库内部发生了什么。

Oracle在read committed隔离级别下，每条语句都会获取最新的snapshot，读请求全部是snapshot读。写请求在更新行之前，需要加行锁。由于写操作不会因为有其它事务更新了同一行，而停止更新(除非不满足更新的谓词条件了)，因此Lost Update有可能发生。

Oracle在serializable隔离级别下，事务开始便获取snapshot。读请求全部是snapshot读，而写请求在更新行之前，需要加行锁。写操作在加锁后，首先检查该行，如果发现：最近修改过这行的事务的SCN大于本事务的SCN，说明它已经被修改且无法被本事务看到，会做报错处理，避免了Lost Update。这种写冲突的实现，显然是first committer wins。

下表展示了Oracle的两种隔离级别，分别能够避免哪些异象：

2.3

InnoDB同样以MVCC+Lock的方式实现隔离级别。其中普通select语句均是snapshot read。而delete/update/select for update等语句是加锁实现的current read，如下表所示(注：该表为Pecona 5.6版本的代码实现)。

InnoDB的RC隔离级别的表现与Oracle相似。而相较于Oracle的SI，InnoDB RR隔离级别依旧不能避免Lost Update(例如下例)。究其原因，InnoDB在RR隔离级别下，不会在事务提交时判断是否有其它事务修改过该行。这避免了了SI更新冲突带来的回滚代价，带来了可能发生Lost Update的风险。

由于update等操作均是加锁的当前读，因此Phantom Read的现象也是存在的(如下表所示)。但是如果将Txn1的update语句替换为select语句，Phantom Read现象则可以禁止，因为整个事务select语句使用的是同一个snapshot。

Innodb RR的实现方式虽然并非并未严格排除Lost Update和Repeatable Read，但其充分利用MVCC读不加锁的并发能力，同时current read避免了SI在更新冲突剧增时过多的回滚代价。

InnoDB还实现了Lock Based Serializable(详见2.1)，禁止了所有异象。